文档介绍：分离:利用混合物中各组分在物理或化学性质上的差异,通过适当的装置或方法,使各组分分配至不同的空间区域或者在不同的时间依次分配至同一空间区域的过程。
把混合物中某些组分或各组分彼此分开,或把混合物中各相间彼此分开的过程叫分离(化工词典)。
分离的目的1确认对象物质或准确测定其含量;2获取单一纯物质或某类物质以作它用;3浓缩(富集)某个或某类物质;4消除干扰,提高分析方法选择性和灵敏度。
分离科学;研究从混合物中分离、纯化或富集某些组分以获得相对纯物质的过程的规律、仪器制造技术及其应用的一门学科。
富集:通过分离,使目标组分在某空间区域的浓度增大。
分离与富集的关系:
富集需要借助分离,即分离与富集是同时实现的。
富集与分离的目的不同,富集只是分离的目的之一。
浓缩:将溶剂部分分离,使溶质浓度提高的过程。
浓缩与富集的异同:
浓缩时溶质相互之间不分离;
富集往往伴随着浓缩,因为以富集为目的的分离最终都会设法使溶液体积减小。纯化:通过分离使某种物质的纯度提高的过程。
根据目标组分在原始溶液中的相对含量(摩尔分数)的不同进行区分:
方法被分离组分的摩尔分数
富集<
浓缩 -
纯化>
分离科学的重要性:1分离是认识物质世界的必经之路2 分离是各种分析技术的前提3富集(分离)延伸了分析方法的检出限4 分离科学是其他学科发展的基础5分离科学提高了人类的生活品质
富集倍数=待分离组分的回收率/基体回收率
为什么要研究敞开体系?
因为分离体系往往是敞开体系,如:
研究多相中的某一相(相与相之间有物质进出);
色谱柱或固相萃取柱的某一小段,如一个理论塔板(段与段,或塔板之间有物质进出);
固定相或流动相(两相间有物质交换);
离子交换树脂表面的保留行为(树脂与淋洗液之间有物质交换)。
相平衡-相变化达到平衡,系统中各相之间没有物质传递,每相的组成与物质数量不随时间而变。
分离因子S:两种物质被分离的程度。
回收率R相差越大,分离效果越好。
设A为目标组分,B为共存组分,则A对B的分离因子SA,B为
分离因子既与分离前样品中B与A的比例相关,也与分离后二者的比例相关。
混合熵(DΔSmix)—将i种纯组分混合,若各组分间无相互作用,则混合前后体系的熵变称为混合熵变(混合熵)
分离熵(DΔSsep)—混合过程的相反过程的熵变。
DΔSsep =-DΔSmix (两种过程的始终态对应相反)
绝热体系中混合后形成均相理想体系:
DΔSmix>0 Þ自发过程; DΔSsep < 0 Þ 非自发过程
氢键:氢原子在分子中与电负性较大的原子X形成共价键时,还可以吸引另一个电负性较大、且含有孤对电子的原子Y,形成较弱化学结合。
氢键的形成机理:在H—X共价键中,电负性较大的X原子强烈吸引H原子的核外电子云,使H核几乎成为裸露状态。H核(即质子)半径相当小(),且无内层电子,与电负性大的Y有较强的静电相互作用,从而形成氢键。
氢键的方向性和饱和性
氢键的方向性:Y原子与X-Y形成氢键时,尽可能使氢键的方向与X-H键轴在同一条直线上,这样可使X与Y的距离最远,两原子电子云间的斥力最小,因此形成的氢键愈强,体系愈稳定。
氢键具有饱和性:每一个X-H只能与一个Y原子形成氢键。这是因为氢原子的半径比X和Y的原子半径小很多,当X-H与一个Y原子形成氢键X-H……Y之后,如有另一个极性分子Y原子接近时,则这个原子受到X、Y强烈排斥,其排斥力比受正电荷的H的吸引力大,故这个H原子未能形成第二个氢键。
Lewis酸碱
Lewis酸—具有较强电子接受能力的化合物
Lewis碱—具有较强电子给予能力的化合物
电荷转移络合物
电子给予体与电子接受体之间形成的络合物
电荷转移络合物形成的条件
电子给予体分子中要有一个能量较高的已占分子轨道,因而具有相对较低的电离势;电子接受体分子中要有能量足够低的空轨道,因而具有相对高的电子亲和能。
(4) 罗氏(溶剂)极性标度(p¢)罗氏极性参数
选择3种模型化合物,分别代表典型的不同相互作用类型
乙醇(ethanol):代表质子给予体化合物;
二氧六环(dioxane):代表质子接受体化合物;
硝基甲烷(nitromethane):代表强偶极作用化合物
然后测定3种模型化合物在各种溶剂中的溶解性(通过测定一定温度下混合物的蒸汽压来换算)。
溶解度参数的特点
溶解度参数d与溶剂极性参数p¢是相互关联的,它反映了溶剂极性的大小。
两种溶剂的d相同时,互溶性最好;d相差越大,互溶性越差。
d可用于溶剂萃取、色谱以及许多分离方法中溶质或溶剂极性大小的估算,分离过程中溶剂的选择。
d包括了色散力、偶极力、质子接受性或给予性的贡献
分离过程中溶剂选择的一般方法
第